基于双目结构光扫描的真彩色三维检测技术研究

《基于双目结构光扫描的真彩色三维检测技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:TP-2910710-2015132003硕士学位论文基于双目结构光扫描的真彩色三维检测技术研究姚乃夫导师姓名职称王会峰副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期2018年4月9日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学AStudyonTrueColor3DDetectionTechnologyBasedonBinocularStereoVisionandStructuredLightScanningADissertationSubmittedfortheDegreeof

2、MasterCandidate:YaoNai-fuSupervisor:AssociateProf.WangHui-fengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要三维数字化技术是智能制造领域的重要研究内容，由于三维光学扫描快速性、非接触性使其在三维测量、逆向工程以及文物保护等方面得以广泛应用。因此如何快速且高精度的重建真实物体模型是研究的关键。本文研究基于双目结构光扫描的真彩色三维检测技术，充分利用双目视觉传感器的非接触测量优势以及基于光强的颜色三通道标定原理，快速获取物体表面坐标数据以及

3、颜色信息，最终实现物体真彩色模型的重建以及三维形貌的测量。首先本文通过对常规的三维测量技术进行分析，针对常用单目线结构光扫描系统中的摄像机视角以及物体表面相互遮挡而存在扫描盲区的问题，提出了一种双目线结构光检测原理，并建立了检测模型。通过分析双摄像机平面与线结构光平面之间的转换关系，简化了扫描模型，并进行了系统标定以及精度验证。其次，针对物体表面形状不规则以及反射状况不同等复杂情况，使用梯度重心法对线结构光条纹中心进行亚像素精度提取，满足了在线检测的高精度和实时性的要求。同时针对普通线结构光检测无法获取表面真实颜色

4、信息的缺点，提出基于光强变化的颜色三通道标定原理，实现了物体表面与三维点云的颜色信息转换校正，获取了物体表面三维点云真实颜色信息。再次，针对双目结构光系统中三维点云拼接的难点问题，利用双目结构光系统标定结果，将双摄像机分别获取的物体二维图像坐标转换成三维世界坐标，并融合对应点的颜色信息形成三维彩色点云，在去噪、稀疏化的预处理之后，利用基于k-dtree搜索的ICP算法对两彩色点云进行拼接，通过拼接结果重建出物体三维模型，同时获得表面形貌参数。最后，利用建立的模型对车模进行扫描实验，结果表明本文的标定方法精度可达0.

5、1mm，利用梯度重心法可以快速地提取线结构光亚像素条纹中心，提高了扫描系统的精度，点云拼接以及颜色重建的结果都取得了良好的效果，验证了系统的正确性和有效性。关键词：三维测量，双目结构光，亚像素条纹中心，颜色空间，点云拼接IIIAbstractThree-dimensionaldigitaltechnologyisanimportantresearchcontentinthefieldofintelligentmanufacturing.Becauseofthefastandnon-contactcharacteri

6、sticofthree-dimensionalopticalscanning,itiswidelyusedin3Dmeasurement,reverseengineeringandheritagepreservation.Therefore,howtoreconstructtherealobjectmodelquicklyandaccuratelyisthekeytotheresearch.Inthispaper,basedonbinocularstructurelightscanningtruecolor3Dde

7、tectiontechnology,makingfulluseoftheadvantagesofbinocularvisionsensornon-contactmeasurementandcolorthree-channelcalibrationprinciplebasedonlightintensity,thecoordinatedataandcolorinformationofobjectsurfaceareobtainedquickly,andthereconstructionofobjecttruecolo

8、rmodelandthemeasurementof3Dtopographyarefinallyrealized.Inthispaper,basedontheresearchofcommon3Dmeasurementtechnologyandsystem,aimingattheproblemofscanningblindareaingenerallinestr